JP4825622B2 - Multi-layered thin blade and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、セラミックや金属あるいはそれらの複合材料の切断、溝入れ加工をするのに有効な薄刃ブレード及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin blade blade effective for cutting and grooving ceramics, metals, or composite materials thereof, and a method of manufacturing the same.
セラミックや金属あるいはそれらの複合材料の切断、溝入れ加工をする薄刃ブレードとして、ダイヤモンドまたはｃＢＮブレードが知られている。
このダイヤモンドまたはｃＢＮブレードは、金属、樹脂、あるいは金属と樹脂の複合材料、ガラス等の結合材とダイヤモンドまたはｃＢＮ砥粒を混合して、成形・焼成し、あるいは、Ｎｉ及びＮｉ合金メッキにより形成される結合材によりダイヤモンドまたはｃＢＮ砥粒を固定し、１層構造のブレードとしたものが主流である。そのブレードは、通常、厚さが１００μｍ〜５００μｍに形成される。
Diamond or cBN blades are known as thin blades for cutting and grooving ceramics, metals or composite materials thereof.
This diamond or cBN blade is formed by mixing metal, resin, or a composite material of metal and resin, a binder such as glass and diamond or cBN abrasive grains, and molding and firing, or by Ni and Ni alloy plating. The mainstream is a single-layer blade in which diamond or cBN abrasive grains are fixed by a binder. The blade is usually formed to a thickness of 100 μm to 500 μm.
一方、セラミックや金属あるいはそれらの複合材料を切断加工する際には、材料ロスを減らし、一度に多数個を切り出すことが望まれるため、より薄く切断精度にすぐれた剛性の高いブレードが求められている。
しかし、一般的なレジン、メタルブレードなどは、薄刃化のためにラッピング工程を行わなければならず、ブレード厚が５０μｍ以下のものの製作は困難である。また、メッキを施す電鋳ブレード（一例として特許文献１参照）では、薄刃化は可能であるが、剛性に乏しく、切れ曲がりが発生したり、切れ味が悪くなって研削抵抗が上昇し、ブレードが破損することがある。
On the other hand, when cutting ceramic or metal or their composite materials, it is desirable to reduce material loss and cut out many pieces at once, so there is a need for thinner and more rigid blades with better cutting accuracy. Yes.
However, a general resin, metal blade, etc. must be subjected to a lapping process for thinning the blade, and it is difficult to manufacture a blade having a blade thickness of 50 μm or less. In addition, an electroformed blade for plating (see, for example, Patent Document 1) can be made thin, but it has poor rigidity, may be bent, or may have poor cutting performance and increased grinding resistance. It may be damaged.
本発明の技術的課題は、刃厚が極めて薄く、すぐれた精度で切断することができる多層構造の薄刃ブレード及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、刃厚が極めて薄いにもかかわらず切れ曲がりが少なく、精度の良い加工が可能で、研削性に優れ、高剛性で、低コストの多層構造薄刃ブレード及びその製造方法を提供することにある。
The technical problem of the present invention is to provide a thin blade having a multilayer structure that can be cut with an extremely small blade thickness and excellent accuracy, and a method for manufacturing the same.
Another technical problem of the present invention is that a thin blade with a multilayer structure and a low-cost multi-layer blade capable of being machined with high precision, high grindability, high rigidity, and low cost even though the blade thickness is extremely thin. It is to provide a manufacturing method.
上記課題を解決するための本発明に係る多層構造薄刃ブレードは、円盤状をした複数のグリーンシートを中心層及び側面層をなすように積層して焼結した多層構造薄刃ブレードにおいて、上記中心層及び側面層のうち少なくとも中心層が、結合材中に砥粒を分散させた上記グリーンシートの焼結体で構成され、薄刃ブレードの周縁部に、ワークの切断に寄与する周縁切断刃部が、中心層部分だけを残して側面層を除去することにより形成され、該中心層部分の表面は砥粒が露出した状態になっており、且つ該中心層部分の突き出し長さは切断するワークの厚さより長く設定されていることを特徴とするものである。
Multilayer thin blade blade according to the present invention for solving the above problems, by stacking a plurality of green sheets in which the disk-shaped so as to form a central layer and side layers in sintered multilayer thin blade blade, the central layer And at least the central layer of the side layers is composed of a sintered body of the green sheet in which abrasive grains are dispersed in a binder, and a peripheral cutting blade part that contributes to cutting of the workpiece is formed on the peripheral part of the thin blade blade. It is formed by removing the side layer leaving only the central layer part, the surface of the central layer part is in a state where the abrasive grains are exposed, and the protruding length of the central layer part is the thickness of the workpiece to be cut It is characterized by being set longer than this.
上記多層構造薄刃ブレードの好ましい実施形態においては、上記砥粒がダイヤモンド及びｃＢＮのうちの１種あるいは２種の砥粒であり、上記結合材が、周期律のIVa、Va、VIa族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種も若くは２種以上の混合物よりなる硬質層、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒの１種もしくは２種以上の金属結合層より成る硬質合金により形成される。 In a preferred embodiment of the multi-layered thin blade, the abrasive is one or two of diamond and cBN, and the binder is made of a group IVa, Va, or VIa transition metal having a periodic rule. A hard layer made of carbide, nitride, boride and a mixture of two or more of these compounds, or one or more metals of Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Cr It is formed of a hard alloy composed of a tie layer.
本発明に係る多層構造薄刃ブレードの他の好ましい実施形態においては、上記多層構造の焼結体の中心層の厚さが５〜２００μｍであり、中心層及び側面層を含む全体の厚さが５０μｍ〜１．０ｍｍに形成される。
更に、本発明に係る多層構造薄刃ブレードの他の好ましい実施形態においては、上記多層構造の焼結体における中心層の硬度が側面層の硬度よりも大きく形成され、また、上記側面層は、砥粒を含まない結合材だけのグリーンシートの焼結体、または、中心層の砥粒よりも細粒の砥粒を結合材中に分散させたグリーンシートの焼結体で構成される。
In another preferable embodiment of the multilayer structure thin blade according to the present invention, the thickness of the center layer of the multilayer structure sintered body is 5 to 200 μm, and the total thickness including the center layer and the side layer is 50 μm. Formed to ˜1.0 mm.
Furthermore, in another preferred embodiment of the multilayer structure thin blade according to the present invention, the hardness of the central layer in the multilayer structure sintered body is formed to be larger than the hardness of the side layer, and the side layer is made of an abrasive. It is composed of a sintered body of a green sheet only containing a binder that does not contain grains, or a sintered body of a green sheet in which abrasive grains finer than abrasive grains in the center layer are dispersed in the binder.
一方、上記課題を解決するための本発明に係る多層構造薄刃ブレードの製造方法は、砥粒と結合材とを含む第１のグリーンシートと、該砥粒よりも細粒の砥粒を含みまたは含まない結合材からなる第２のグリーンシートとを作製し、上記第１のグリーンシートを中心層にし、上記第２のグリーンシートを側面層にして積層することにより、多層構造の成形体を作製し、上記成形体を加熱・加圧焼結して多層構造の焼結体を作製し、上記焼結体の周縁部に、中心層部分だけを残して側面層を機械的方法で除去することによりワークの切断に寄与する周縁切断刃部を形成し、該周縁切断刃部を形成する中心層部分は、表面を砥粒が露出した状態にすると共に、突き出し長さを切断するワークの厚さよりも長くする、
ことを特徴とするものである。
On the other hand, the manufacturing method of the multilayer structure thin blade according to the present invention for solving the above problems includes a first green sheet containing abrasive grains and a binder, and abrasive grains finer than the abrasive grains, or A second green sheet made of a binder not included is prepared, and the first green sheet is used as a central layer, and the second green sheet is used as a side layer to form a multilayer structure. Then, the molded body is heated and pressure sintered to produce a multilayered sintered body, and the side layer is removed by a mechanical method leaving only the central layer portion at the periphery of the sintered body. The peripheral cutting blade portion that contributes to the cutting of the workpiece is formed by the center layer portion that forms the peripheral cutting blade portion with the surface exposed to abrasive grains, and the protrusion length is cut from the thickness of the workpiece Make it longer,
It is characterized by this.
本発明に係る多層構造薄刃ブレードの製造方法の好ましい実施形態においては、上記側面層を除去する機械的方法がドレッシングであり、望ましくは、このドレッシングが、上記加熱・加圧焼結した後の多層構造の焼結体を回転軸に装着して回転させ、該焼結体の切断に寄与する周縁部をドレッサーに切込ませることによって行われる。 In a preferred embodiment of the method for manufacturing a multilayer structure thin blade according to the present invention, the mechanical method for removing the side layer is a dressing, and preferably the dressing is a multilayer after the heating and pressure sintering. The sintered body having the structure is attached to the rotating shaft and rotated, and the peripheral portion contributing to the cutting of the sintered body is cut into the dresser.
上記構成を有する多層構造薄刃ブレードは、多層構造のグリーンシートの焼結体から成る薄刃ブレードの少なくとも中心層が、砥粒と結合材とを有する焼結体で構成され、該多層構造の焼結体の切断に寄与する周縁部において、側面層が除去されて砥粒が表面に露出した中心層だけで構成されているため、切断に寄与する部分の刃厚を極めて薄くすることができ、超薄刃ブレードでありながら曲がりが少なく精度の良い加工が可能で、研削性に優れ、高剛性で、製作が容易で低コストである。 The multi-layered thin blade having the above-described structure is formed of a sintered body in which at least the central layer of the thin-blade blade made of a green sheet sintered body having a multi-layer structure includes abrasive grains and a binder, and the multi-layer structure is sintered. In the peripheral part that contributes to the cutting of the body, since the side layer is removed and only the central layer with the abrasive grains exposed on the surface is formed, the blade thickness of the part contributing to the cutting can be made extremely thin, Although it is a thin blade, it can be processed with high accuracy with little bend, excellent grindability, high rigidity, easy manufacturing, and low cost.
上述した本発明によれば、刃厚が極めて薄く、刃厚が極めて薄いにもかかわらず曲がりが少なく精度の良い加工が可能で、研削性に優れ、高剛性で、低コストの多層構造薄刃ブレード及びその製造方法を提供することができる。 According to the above-described present invention, the blade thickness is very thin, and although the blade thickness is very thin, it is possible to perform processing with high accuracy with little bending, excellent grindability, high rigidity, and low cost. And a manufacturing method thereof.
以下に、本発明に係る多層構造薄刃ブレード及びその製造方法の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る多層構造薄刃ブレードの一実施例を要部縦断面によって示すもので、この多層構造薄刃ブレード１は、結合材中に砥粒を分散させた第１のグリーンシートと、該砥粒よりも細粒の砥粒を結合材中に分散させた第２のグリーンシートとを用い、上記第１のグリーンシートにより形成される中心層１１に、第２のグリーンシートからなる必要数の側面層１２，１３を積層して焼結することにより、多層構造のブレードとして構成されたものである。上記第２のグリーンシートは、砥粒を混入しない結合材だけで構成することもできる。
Embodiments of a multilayer structure thin blade and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a multilayer structure thin blade according to the present invention by a longitudinal section of a main part. This multilayer structure thin blade 1 includes a first green sheet in which abrasive grains are dispersed in a binder, And a second green sheet in which abrasive grains finer than the abrasive grains are dispersed in a binder, and the
さらに具体的に説明すると、図１において、上記ブレードにおける中心層１１は、砥粒１１ａと結合材１１ｂとを有する上記第１のグリーンシートの焼結体で構成され、それに対し、上記側面層１２，１３は、上記中心層１１の砥粒１１ａよりも細粒あるいは硬度が小さい砥粒１２ａ，１３ａと上記結合材１２ｂ，１３ｂとを有する上記第２のグリーンシートの焼結体で構成され、それらは加熱・加圧焼結により多層構造に形成している。そして、該多層構造の焼結体の切断に寄与する周縁部３においては、以下に説明するように、上記中心層１１に積層した側面層１２，１３の一部１２ｃ，１３ｃ（図２のハッチング部分参照）を除去することにより、砥粒１１ａが表面に露出した中心層部分１１ｃだけで周縁切断刃部が構成されている。
More specifically, in FIG. 1, the
側面層１２，１３を上述のように構成すると、中心層１１の硬度が側面層１２，１３の硬度よりも大きくなり、それにより、上記周縁部３における側面層１２，１３をドレッシング等の機械的方法で除去して中心層１１を突き出させる際に、該側面層の除去が容易になる。
When the
上記中心層１１の砥粒１１ａは、ダイヤモンド及びｃＢＮのうちの１種あるいは２種の砥粒であり、上記中心層１１の結合材１１ｂは、周期律のIVa、Va、VIa族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種も若くは２種以上の混合物よりなる硬質層、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒの１種もしくは２種以上の金属結合層より成る硬質合金で形成することができる。
上記中心層１１における結合材と、その両側の側面層１２，１３における結合材とは、それらの間で剥離が生じるのを避けるために同一のものであるのが望ましいが、異なる材料を用いることもできる。この場合、必要に応じて、多層構造のブレードに層間剥離が生じないように適宜接合材が選択使用される。
The
The bonding material in the
上記多層構造の焼結体の中心層１１を含む全体の厚さｔ１は、５０μｍ〜１．０ｍｍであり、より望ましくは、１００μｍ〜５００μｍである。また、多層構造の焼結体における周縁部３の側面層１２，１３の一部１２ｃ，１３ｃが除去されることにより外側に突き出る中心層部分１１ｃの厚さ（刃厚）ｔ２は、５μｍ〜２００μｍであり、より望ましくは、１０μｍ〜１００μｍ、更に望ましくは、１０μｍ〜５０μｍである。
一方、上記多層構造の焼結体の周縁部３の中心層部分１１ｃの突き出し長さｄは、一般的には数ｍｍ程度であるが、切断するワークの厚さ等を考慮して、その厚さよりも若干（１〜２ｍｍ）長く設定される。
The total thickness t 1 including the
On the other hand, the protruding length d of the
上記多層構造薄刃ブレードの中心層１１を含む全体の厚さｔ１を５０μｍ〜１．０ｍｍとするのは、５０μｍ未満ではハンドリングが困難になるためであり、１．０ｍｍを超えると刃厚ｔ２に対する全体の厚さｔ１としては厚すぎるためである。
また、上記多層構造薄刃ブレードにおける周縁部３における突き出た中心層部分１１ｃの厚さｔ２を５〜２００μｍとするのは、５μｍ未満では剛性不足により曲がり、折れが発生するためであり、２００μｍを超えると、本発明による薄刃化の意味が無くなるからである。
To the 50μm~1.0mm the thickness t 1 of the entire including a
Further, to the thickness t 2 of the
なお、図１に示す実施例では、中心層１１の両側に側面層１２，１３を設けた３層構造の薄刃ブレードにしているが、必ずしも３層構造にする必要はなく、中心層と側面層とが一体に接合された多層構造の焼結体ブレードであるならば２層または４層以上の多層構造でもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, a thin blade blade having a three-layer structure in which
上記多層構造薄刃ブレード１を製造するに際しては、まず、図２に示すように、上記砥粒１１ａと結合材１１ｂとを含む第１のグリーンシートと、該砥粒よりも細粒の砥粒を含みまたは含まない結合材からなる第２のグリーンシートとを作製し、上記第１のグリーンシートを中心層１１にし、上記第２のグリーンシートを側面層１２，１３にして上記中心層１１に積層することにより、多層構造の成形体を作製し、該成形体を、０．１ｔｏｎ／ｃｍ２〜１０ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧しながら、９００〜１５００℃で加熱焼結して、多層構造の焼結体２を作製する。そして、上記多層構造の焼結体２の切断に寄与する周縁部３を、中心層部分１１ｃだけを残して側面層１２ｃ，１３ｃをドレッシング等の機械的方法で除去することにより、上記周縁部３において中心層部分１１ｃの表面全体に砥粒１１ａが露出した状態の多層構造薄刃ブレード１を得る。上記図２のハッチングを付した側面層部分１２ｃ，１３ｃは、多層構造の焼結体２の周縁部３の除去される部分を示している。
In manufacturing the multilayer structure thin blade 1, first, as shown in FIG. 2, a first green sheet including the
上記側面層部分１２ｃ，１３ｃを除去する機械的方法としてはドレッシングが適し、このドレッシングは、上記加圧焼結した多層構造の焼結体２を回転軸に装着して回転させ、該焼結体２の切断に寄与する周縁部３をドレッサーに切込ませることによって簡単に行うことができる。
A dressing is suitable as a mechanical method for removing the side surface layer portions 12c and 13c. The dressing is prepared by mounting the sintered
図３及び図４はそのドレッシングの状態を説明するためのもので、該ドレッシングに際しては、上記多層構造の焼結体２を加工機の回転軸２３にスペーサ２１を介して装着し、焼結体２の送り方向にドレッサー４を配置して、上記加工機により多層構造の焼結体２を該ドレッサー４に切り込ませる。それにより、上記多層構造の焼結体２の周縁部３における側面層部分１２ｃ，１３ｃを除去するドレッシングが行われる。すなわち、上記多層構造の焼結体２を上記ドレッサー４に切込むと、前述のように多層構造の焼結体２における中心層１１の硬度が上記側面層１２，１３の硬度よりも大きいため、該焼結体２の周縁部３の側面層部分１２ｃ，１３ｃがドレッシングされ、図１に示すように、砥粒１１ａが表裏面側に露出した突き出し長さがｄの中心層部分１１ｃが形成される。
3 and 4 are diagrams for explaining the dressing state. In the dressing, the
上記構成を有する多層構造薄刃ブレード１は、多層構造のグリーンシートの焼結体からなり、中心層１１が砥粒１１ａと結合材１１ｂとを有する焼結体で構成され、切断に寄与する周縁部３が、側面層部分１２ｃ，１３ｃの除去により砥粒が表面に露出した中心層部分１１ｃだけで構成されるため、切断に寄与する部分の刃厚ｔ２を極めて簡単かつ安価な方法で薄くすることができる。
The multi-layered thin blade 1 having the above-described configuration is formed of a green sheet sintered body having a multi-layer structure, and a
また、上記多層構造薄刃ブレード１は、上記加工機の回転軸２３に上記多層構造の焼結体２を装着した状態で、該焼結体２の周縁部３の側面層１２ｃ，１３ｃをドレッシングにより除去して製造できるため、焼結体の切断に寄与する部分の中心層１１ｃの表面に砥粒１１ａを簡単に露出させることができると共に、機械取り付けによる側面振れを極小に抑えることができる。
このようにして製造された多層構造薄刃ブレード１は、上記加工機の回転軸２３に上記多層構造薄刃ブレード１を装着したままの状態でワークの加工に供することができる。
In addition, the multilayer structure thin blade blade 1 is formed by dressing the side layers 12c and 13c of the
The multilayer structured thin blade 1 manufactured in this way can be used for workpiece processing with the multilayer structured thin blade 1 mounted on the
なお、上記実施例では、上記多層構造の焼結体２の周縁部３の側面層１２ｃ，１３ｃを除去する方法としてドレッシングを用いたが、上記側面層１２ｃ，１３ｃを除去する方法としては、レーザー加工、側面ツルーイング、放電加工などの方法を用いてもよい。
In the above embodiment, dressing is used as a method of removing the side layers 12c and 13c of the
図５は、上記多層構造薄刃ブレード１の複数を上記加工機の回転軸２３にスペーサ２１を介して一定間隔で装着し、被加工物を切断する態様を示すもので、被加工物５を基台６に接着して加工機上に配置し、該加工機により上記多層構造薄刃ブレード１を取り付けた回転軸２３を回転駆動しながら図の矢印方向に送り、上記基台６上の被加工物５を切断するようにしている。
同図に示すように、被加工物５の先にドレッサー４を配置しておき、被加工物５を切断した後の上記多層構造薄刃ブレード１を更に同方向に進行させることにより、そこに配置したドレッサー４に必要な切込み深さで切込ませ、該ブレード１の切断に寄与する周縁部３の切れ味を持続させるためのドレッシングを行うことができる。この場合、必要があれば、ブレードの回転数や送り速度をドレッシングに適した条件に変更すればよい。
FIG. 5 shows an aspect in which a plurality of the multi-layered thin blades 1 are mounted on the
As shown in the figure, the
以下に本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
［実施例１］
平均粒径１μｍのＷＣ粉末９０ｗｔ％とＣｏ粉末１０ｗｔ％とをボールミルで混合した後、それに対して、粒径が５〜１０μｍのダイヤモンド１０ｖｏｌ％とＰＶＡバインダー１０ｖｏｌ％とを添加し、それらを乳鉢で混合した。混合粉をφ１００×３５Ｈの型に入れ、１ｔｏｎ／ｃｍ２での加圧により、０.２ｍｍの厚さの中心層成型体（第１のグリーンシート）を作製した。
次に、上記と同様であるが、１０ｖｏｌ％のダイヤモンドに代えて、カーボン粉末３０ｖｏｌ％を添加した混合粉を用い、上記と同様の工程を経て、０.３ｍｍの厚さの２枚の側面層成型体（第２のグリーンシート）を作製した。
そして、前者の中心層成型体を中心部に配し、後者の側面層成型体をその両側にそれぞれ積層して多層構造のブレード成型体を作製した。
[Example 1]
After 90 wt% of WC powder having an average particle diameter of 1 μm and 10 wt% of Co powder were mixed by a ball mill, 10 vol% of diamond having a particle diameter of 5 to 10 μm and 10 vol% of PVA binder were added thereto, and these were added in a mortar. Mixed. The mixed powder was put into a φ100 × 35H mold, and a center layer molded body (first green sheet) having a thickness of 0.2 mm was produced by pressurization at 1 ton / cm 2 .
Next, in the same manner as above, a mixed powder to which 30 vol% of carbon powder is added instead of 10 vol% diamond is used, and two side layers having a thickness of 0.3 mm are obtained through the same process as described above. A molded body (second green sheet) was produced.
Then, the former center layer molded body was arranged in the center, and the latter side layer molded body was laminated on both sides to produce a multilayered blade molded body.
次いで、このブレード成型体をφ１００×３５Ｈのカーボン型に挿入し、０．５ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧しながら、１２００℃で１０分間の加熱・加圧焼結を行った。中心層の焼結体の硬度はＨｖ２０００、側面層の焼結体硬度はＨｖ２００程度であることを別途確認している。
これらの工程により、ブレード総厚みが０．３ｍｍで、中心層の厚みが０．１ｍｍの多層構造焼結ブレードを得た。さらに、この焼結体の外径及び内径をφ９０×４０Ｈに加工し、ステンレススペーサを用いて該スペーサからの突き出し量が３ｍｍになるようにしてフランジに組み込み、スライシングマシンに装着した。
Next, this blade molded body was inserted into a carbon mold of φ100 × 35H and subjected to heating and pressure sintering at 1200 ° C. for 10 minutes while applying pressure at 0.5 ton / cm 2 . It has been separately confirmed that the sintered body hardness of the central layer is Hv2000, and the sintered body hardness of the side layer is about Hv200.
By these steps, a multilayer structure sintered blade having a total blade thickness of 0.3 mm and a center layer thickness of 0.1 mm was obtained. Furthermore, the outer diameter and the inner diameter of this sintered body were processed to φ90 × 40H, and the stainless steel spacer was used to incorporate it into the flange so that the protruding amount from the spacer was 3 mm, and it was mounted on a slicing machine.
次に、長さ７０ｍｍのドレッサー（ＷＡ３０００Ｇ）を用い、回転数５０００ｒｐｍ、送り速度２０ｍｍ／ｍｉｎ、切込み深さ２ｍｍとして、被加工物を切断するのと同様な態様で上記多層構造焼結ブレードの周縁部のドレッシングを行い、刃厚０．１ｍｍの中心層が突き出した多層構造の焼結ブレードを作製した。
Next, using a 70 mm long dresser (WA3000G), rotating at 5000 rpm, feeding speed 20 mm / min, cutting
得られた焼結ブレードによる切断試験を、被加工物として磁気ヘッド用材として使用されている切断長さ５０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ材を用いて行い、それをフェライト製基台にエポキシ系樹脂で接着して切断に供した。なお、この切断試験においては、図５に示しているような態様で、被加工物の先にドレッサー（ＷＡ３０００Ｇ）を配置し、被加工物を切断した後においても切れ味を持続させるためのドレッシングを行った。
切断条件としては、スライシングマシンを使用し、回転数１０，０００ｒｐｍ、送り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み１．５ｍｍで切断加工を行った。
切断結果の評価は、５０ｍｍの長さの上記被加工物を１．１ｍｍのピッチで１０ラインの被切断片を得る切断加工を行い、被切断物についての加工入口側、加工中央側、加工出口側の厚みを測定し、ブレードの直進性の評価を行った。その結果を表１に示す。
The cutting test with the obtained sintered blade was performed using an Al 2 O 3 —TiC material having a cutting length of 50 mm and a thickness of 1.2 mm used as a workpiece as a magnetic head material, and this was made of ferrite. The base was bonded with an epoxy resin and subjected to cutting. In this cutting test, a dresser (WA3000G) is disposed at the tip of the workpiece in a manner as shown in FIG. 5 and dressing for maintaining the sharpness even after the workpiece is cut. went.
As cutting conditions, a slicing machine was used, and cutting was performed at a rotation speed of 10,000 rpm, a feed rate of 100 mm / min, and a cutting depth of 1.5 mm.
The evaluation of the cutting result is performed by cutting the workpiece having a length of 50 mm to obtain a cutting line of 10 lines at a pitch of 1.1 mm, and the workpiece entrance side, the machining center side, and the machining exit of the workpiece. The thickness of the side was measured and the straightness of the blade was evaluated. The results are shown in Table 1.
［比較例１］
実施例１と同じサイズの砥粒を用い、電鋳法により０．１ｍｍ刃厚のブレードを作製した。外径、内径を実施例１と同様にφ９０×４０Ｈに加工して、比較用のブレードとし、実施例１と同様の条件にて切断試験を行った。この場合に図５のドレッサーを用いていないのは勿論である。結果を表２に示す。
[Comparative Example 1]
A blade having a blade thickness of 0.1 mm was produced by electroforming using abrasive grains having the same size as in Example 1. The outer diameter and inner diameter were processed into φ90 × 40H in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative blade, and a cutting test was performed under the same conditions as in Example 1. In this case, of course, the dresser of FIG. 5 is not used. The results are shown in Table 2.
表１に示す実施例１の結果と比較すると、実施例１で作製されたブレードは、従来法である電鋳法で作製されたブレードに比べ、切断加工における直進性の点で非常に優れていることがわかる。 Compared with the results of Example 1 shown in Table 1, the blades produced in Example 1 are very superior in terms of straightness in the cutting process, compared to the blades produced by the conventional electroforming method. I understand that.
［比較例２］
平均粒径１μｍのＷＣ粉末９０ｗｔ％とＣｏ粉末１０ｗｔ％とをボールミルで混合した後、粒径が５〜１０μｍのダイヤモンド１０ｖｏｌ％とＰＶＡバインダー１０ｖｏｌ％とを添加し、それらを乳鉢で混合した。混合粉をφ１００×３５Ｈの型に入れ、１ｔｏｎ／ｃｍ２の加圧により、０.１ｍｍ厚さの成型体を３枚作製した。この３枚の成型体を積層し、φ１００×３５Ｈのカーボン型に挿入して、０．５ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧しながら、１２００℃で１０分間の加熱・加圧焼結を行った。この焼結によって、ブレード総厚みが０．１５ｍｍの単層構造焼結ブレードを得た。
[Comparative Example 2]
After 90 wt% of WC powder having an average particle diameter of 1 μm and 10 wt% of Co powder were mixed by a ball mill, 10 vol% of diamond having a particle diameter of 5 to 10 μm and 10 vol% of PVA binder were added and mixed in a mortar. The mixed powder was put into a φ100 × 35H mold, and three molded bodies having a thickness of 0.1 mm were produced by pressurizing at 1 ton / cm 2 . The three molded bodies were laminated, inserted into a φ100 × 35H carbon mold, and subjected to heating and pressure sintering at 1200 ° C. for 10 minutes while applying pressure at 0.5 ton / cm 2 . By this sintering, a single layer structure sintered blade having a total blade thickness of 0.15 mm was obtained.
次に、このブレードをラッピングにより０．１ｍｍの厚さに、また、外径及び内径をφ９０×４０Ｈに加工して、ブレードを作製し、実施例１と同様の条件にて切断試験を行った。この場合にも図５のドレッサーを用いていないのは勿論である。その結果を表３に示す。
表１に示す実施例１の結果と比較すると、実施例１のブレードは、この比較例２の従来法であるラッピング工法で作製されたブレードに比べ、低コストで簡単に製造できるにもかかわらず、切断加工における直進性の点で遜色が無いことがわかる。
Next, this blade was lapped to a thickness of 0.1 mm, and the outer diameter and inner diameter were processed to φ90 × 40H to produce a blade. A cutting test was performed under the same conditions as in Example 1. . Also in this case, it is a matter of course that the dresser of FIG. 5 is not used. The results are shown in Table 3.
Compared with the results of Example 1 shown in Table 1, the blade of Example 1 is easier to manufacture at a lower cost than the blade produced by the conventional lapping method of Comparative Example 2. It can be seen that there is no inferiority in terms of straightness in the cutting process.
［実施例２］
実施例１と同じ素材を用い、かつ、同じ方法で、１枚の中心層成型体（第１のグリーンシート）を作製した。但しその厚さを０.１ｍｍとした。
また、実施例１と同じ素材を用い、かつ、同じ方法で、厚さ０.３ｍｍの２枚の側面層成型体（第２のグリーンシート）を作製した。
そして、前者の中心層成型体を中心部に配し、後者の側面層成型体をその両側にそれぞれ積層して、多層構造のブレード成型体を作製した。
更に、これらの工程を繰り返し、多層構造のブレード成型体を１０枚作製した。
[Example 2]
A single center layer molded body (first green sheet) was produced using the same material as in Example 1 and the same method. However, the thickness was set to 0.1 mm.
Also, two side layer molded bodies (second green sheets) having a thickness of 0.3 mm were produced using the same material as in Example 1 and the same method.
Then, the former center layer molded body was disposed at the center, and the latter side layer molded body was laminated on both sides thereof to produce a multilayered blade molded body.
Further, these steps were repeated to produce 10 multilayer blade molded bodies.
次に、この１０枚の多層構造ブレード成型体を、それぞれ、φ１００×３５Ｈのカーボン型に挿入し、０．５ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧しながら、１２００℃で１０分間の加熱・加圧焼結を行った。これらの工程により、ブレード総厚みが０．２５ｍｍで、中心層の厚みが０．０５ｍｍの多層構造焼結ブレードの１０枚を得た。さらに、それらのブレードの外径及び内径をφ９０×４０Ｈに加工し、ステンレススペーサを用いて該スペーサからの突き出し量が２ｍｍになるようにしてフランジに組み込み、スライシングマシンの回転軸に装着した。 Next, each of the 10 multi-layer structure blade moldings is inserted into a φ100 × 35H carbon mold and subjected to heating and pressure sintering at 1200 ° C. for 10 minutes while pressing at 0.5 ton / cm 2. went. By these steps, 10 multilayer structure sintered blades having a total blade thickness of 0.25 mm and a central layer thickness of 0.05 mm were obtained. Further, the outer diameter and inner diameter of these blades were processed to φ90 × 40H, and incorporated into a flange using a stainless steel spacer so that the protruding amount from the spacer was 2 mm, and attached to the rotating shaft of the slicing machine.
次に、長さ７０ｍｍのドレッサー（ＷＡ３０００Ｇ）を用い、回転数５０００ｒｐｍ、送り速度２０ｍｍ／ｍｉｎ、切込み深さ０．５ｍｍとして、被加工物を切断するのと同様な態様で上記多層構造焼結ブレードの周縁切断刃部のドレッシングを行い、刃厚０．０５ｍｍの中心層が突き出した多層構造の焼結ブレードを１０枚作製した。このとき、刃先の割れ、欠けなどは皆無で、１０枚のブレード中に不良品は全く見当たらなかった。 Next, the above-mentioned multilayer structure sintered blade is used in the same manner as that for cutting a workpiece using a 70 mm long dresser (WA3000G), rotating at 5000 rpm, feeding speed 20 mm / min, and cutting depth 0.5 mm. The peripheral cutting blade part was dressed, and 10 sintered blades having a multilayer structure with a center layer protruding with a blade thickness of 0.05 mm were produced. At this time, there was no crack or chipping of the blade edge, and no defective product was found in the 10 blades.
［比較例３］
実施例２の中心層積層体と同じ素材を用い、かつ、同じ方法で、０.１ｍｍ厚さの成型体を３枚作製した。そして、この成型体を３枚積層して、積層成型体を得た。
更に、この工程を繰り返して、１０枚の積層成型体を作製し、そのそれぞれをφ１００×３５Ｈのカーボン型に挿入し、０．５ｔｏｎ／ｃｍ２で加圧しながら、１２００℃で１０分間の加熱・加圧焼結を行った。
この焼結により、ブレード総厚みが０．１５ｍｍの１０枚の単層構造焼結ブレードを得た。この１０枚のブレードの外径及び内径をφ９０×４０Ｈに加工し、さらに、０．０５ｍｍの厚さまでラッピング加工を施した。このラップ時に、ブレードの割れ、欠け、キャリアの破損などが生じ、１０枚の全てが不良品であった。
[Comparative Example 3]
Three molded bodies having a thickness of 0.1 mm were produced using the same material as that of the central layer laminate of Example 2 and the same method. And 3 sheets of this molded object were laminated | stacked, and the laminated molded object was obtained.
Furthermore, this process is repeated to produce 10 laminated molded bodies, each of which is inserted into a φ100 × 35H carbon mold and heated at 1200 ° C. for 10 minutes while being pressurized at 0.5 ton / cm 2. Pressure sintering was performed.
By this sintering, 10 single-layer structure sintered blades having a total blade thickness of 0.15 mm were obtained. The outer diameter and inner diameter of these 10 blades were processed to φ90 × 40H, and further lapped to a thickness of 0.05 mm. During the lapping, the blades were cracked, chipped, and the carrier was damaged. All 10 sheets were defective.
上記実施例２及び比較例３の結果から、実施例２では、０．０５ｍｍの薄刃ブレードが非常に歩留まり良く作製されることがわかる。また、工数においても比較例３のラッピングよりも実施例２のドレッシングによる機械加工の方が簡易で、低工数により作製することができた。 From the results of Example 2 and Comparative Example 3 above, it can be seen that in Example 2, a thin blade of 0.05 mm is manufactured with a very high yield. Further, in terms of man-hours, the machining by dressing of Example 2 was easier than the lapping of Comparative Example 3, and the man-hours could be produced with a low man-hour.
１ 多層構造薄刃ブレード
２ 多層構造の焼結体（側面層部分の除去前）
４ ドレッサー
１１ 中心層
１１ａ 砥粒
１１ｂ 結合材
１１ｃ 中心層部分
１２，１３ 側面層
1 Multi-layered
4
Claims (9)
上記中心層及び側面層のうち少なくとも中心層が、結合材中に砥粒を分散させた上記グリーンシートの焼結体で構成され、
薄刃ブレードの周縁部に、ワークの切断に寄与する周縁切断刃部が、中心層部分だけを残して側面層を除去することにより形成され、該中心層部分の表面は砥粒が露出した状態になっており、且つ該中心層部分の突き出し長さは切断するワークの厚さより長く設定されている、
ことを特徴とする多層構造薄刃ブレード。 In a multilayer structure thin blade blade in which a plurality of disk-shaped green sheets are laminated and sintered so as to form a center layer and a side layer ,
At least the center layer of the center layer and the side layer is composed of a sintered body of the green sheet in which abrasive grains are dispersed in a binder,
A peripheral cutting blade part that contributes to cutting of the workpiece is formed on the peripheral part of the thin blade blade by removing the side layer leaving only the central layer part, and the surface of the central layer part is in a state where abrasive grains are exposed. And the protruding length of the central layer portion is set longer than the thickness of the workpiece to be cut,
A multi-layer thin blade characterized by that.
上記結合材が、周期律のIVa、Va、VIa族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物の１種も若くは２種以上の混合物よりなる硬質層、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒの１種もしくは２種以上の金属結合層より成る硬質合金である、
ことを特徴とする請求項１に記載の多層構造薄刃ブレード。 The abrasive is one or two of diamond and cBN,
The binder is a hard layer composed of carbides, nitrides, borides and composite compounds of IVa, Va, VIa group transition metals having a periodic rule, or a mixture of two or more thereof, or Fe, Co , A hard alloy composed of one or more metal bonding layers of Ni, Cu, Ti, Cr,
The multilayer structure thin blade according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多層構造薄刃ブレード。 The thickness of the central layer of the multilayered sintered body is 5 to 200 μm.
The multi-layer structure thin blade according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項３に記載の多層構造薄刃ブレード。 The total thickness including the center layer and the side layer of the sintered body having the multilayer structure is 50 μm to 1.0 mm.
The multilayer structure thin blade according to claim 3.
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多層構造薄刃ブレード。 The hardness of the center layer in the sintered body having the multilayer structure is larger than the hardness of the side layer,
The multilayer structure thin blade according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多層構造薄刃ブレード。 The side layer of the sintered body having the multilayer structure described above is a sintered body of only a green sheet containing no abrasive grains, or fine abrasive grains than the abrasive grains of the center layer are dispersed in the binder. It consists of a green sheet sintered body,
A thin blade with a multilayer structure according to any one of claims 1 to 5.
上記第１のグリーンシートを中心層にし、上記第２のグリーンシートを側面層にして積層することにより、多層構造の成形体を作製し、
上記成形体を加熱・加圧焼結して多層構造の焼結体を作製し、
上記焼結体の周縁部に、中心層部分だけを残して側面層を機械的方法で除去することによりワークの切断に寄与する周縁切断刃部を形成し、該周縁切断刃部を形成する中心層部分は、表面を砥粒が露出した状態にすると共に、突き出し長さを切断するワークの厚さよりも長くする、
ことを特徴とする多層構造薄刃ブレードの製造方法。 Producing a first green sheet containing abrasive grains and a binder, and a second green sheet comprising a binder containing or not containing abrasive grains finer than the abrasive grains;
By forming the first green sheet as a center layer and laminating the second green sheet as a side layer, a multilayer structure is formed,
The above compact is heated and pressure sintered to produce a multilayered sintered body,
A peripheral cutting blade part that contributes to cutting of the workpiece is formed by removing the side layer by a mechanical method while leaving only the central layer part at the peripheral part of the sintered body, and the center for forming the peripheral cutting blade part The layer part has a state where the abrasive grains are exposed, and the protrusion length is longer than the thickness of the workpiece to be cut.
A method of manufacturing a multilayer structure thin blade.
ことを特徴とする請求項７に記載の多層構造薄刃ブレードの製造方法。 The mechanical method of removing the side layer is dressing,
The method of manufacturing a multilayer structure thin blade according to claim 7.
ことを特徴とする請求項８に記載の多層構造薄刃ブレードの製造方法。 The dressing is performed by attaching a multi-layered sintered body after the heating and pressure sintering to a rotating shaft, rotating the dressing, and cutting a peripheral part contributing to the cutting of the sintered body into a dresser. ,
The method for producing a multilayered thin blade according to claim 8.
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